【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和地面交通的繁忙,我國地鐵系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,地鐵車站的抗震設(shè)計日益受到工程技術(shù)人員的關(guān)注。但所取得的成果仍遠(yuǎn)不能滿足實際工程需要。因此,對地鐵車站等地下結(jié)構(gòu)的抗震研究十分有必要。本文根據(jù)地基土與結(jié)構(gòu)相互作用理論,采用ANSYS軟件分析動力接觸效應(yīng)對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響。并以廈門某三層島式地鐵車站為實例,側(cè)重分析了地鐵車站的位移和應(yīng)力響應(yīng)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:首先探討了動力時程分析中的材料本構(gòu)、邊界條件、阻尼類型、平面簡化方法等關(guān)鍵問題,確定了本文建模的理論依據(jù)。并據(jù)此分別建立考慮接觸效應(yīng)和不考慮接觸效應(yīng)的地鐵車站有限元模型。在考慮了接觸面上的動力滑移與分離現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,分析了不同地震波作用下,動力接觸效應(yīng)對地鐵車站的層間相對位移和結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響。結(jié)果表明:考慮動力接觸效應(yīng)后結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力響應(yīng)會明顯降低,且動力接觸效應(yīng)對車站上層水平相對位移影響比對下層影響大。其次將水平地震波單獨作用和水平地震波-列車荷載耦合作用兩種情況細(xì)分為六種不同的工況,并以廈門某地鐵車站為例,分析各工況下地鐵車站頂?shù)装逑鄬ξ灰萍敖Y(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)?shù)卣鸷土熊嚭奢d耦合作用時,結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)比結(jié)構(gòu)在水平地震單獨作用時小,而結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng)比結(jié)構(gòu)在水平地震單獨作用時大。最后分析了不同地震波作用下,廈門某地鐵車站的邊界條件、周圍土體剛度及主體結(jié)構(gòu)剛度對車站自振響應(yīng)、結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:周圍土體剛度對結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)影響最大,土體剛度的增大可以有效地降低結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力響應(yīng);采用固定邊界所得的地震響應(yīng)比粘彈性人工邊界的大;增大主體結(jié)構(gòu)剛度對降低結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)作用很小,因此設(shè)計時不應(yīng)一味提高主體結(jié)構(gòu)剛度。
【圖文】：

大澤地鐵車站和大開地鐵車站的震害情況尤為嚴(yán)峻，過半的中柱被震壞進(jìn)而引發(fā)逡逑車站結(jié)構(gòu)的倒塌，造成地表路面大面積沉降［３］。阪神地震造成路面沉降最嚴(yán)重的逡逑有２．５米，地震災(zāi)害情況見圖１．１和圖１．２［４］。２０１１年曰本曾發(fā)生過里氏９．０級地逡逑震，東京都會區(qū)地鐵系統(tǒng)受地震影響巨大。由此可見，在地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析逡逑時，對其地震性能研究不容小視。逡逑我國南部接壤著歐亞地震帶，東部地區(qū)又毗鄰著環(huán)太平洋地震帶，有７４．５％逡逑的城市處于地震活動區(qū)，有近一半城市的抗震設(shè)防烈度高于７度，地震活動非常逡逑頻繁［５］。２００８年汶川曾發(fā)生過里氏震級８．０級的大地震，受地震影響成都的地鐵逡逑車站部分位置出現(xiàn)裂縫和變形增大的現(xiàn)象，隧道的襯砌接縫處出現(xiàn)了滲水、錯臺逡逑和局部損壞［６］。以及臺灣９．２１南投地震、青海４．１４玉樹地震和四川４．２０雅安地逡逑震均對地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度上的破壞，嚴(yán)重影響地震發(fā)生區(qū)域內(nèi)人民的生命財逡逑產(chǎn)安全和城市的正常運轉(zhuǎn)。逡逑１逡逑

在地震作用下，地下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析涉及到很多方面的內(nèi)容，其中地基動力相互作用問題是分析中的關(guān)鍵，需要結(jié)合多學(xué)科的知識，例如土動力動力學(xué)和地震工程等。目前關(guān)于地基土－結(jié)構(gòu)動力相互作用問題的研究一用計算分析法和實驗?zāi)M法，其中計算分析法可以分為：整體分析法、子和集總參數(shù)法［６７］。逡逑地基土邋－結(jié)構(gòu)動力接觸有限元分析法逡逑整體分析法是把結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)周圍地基土體視為一個統(tǒng)一的整體，這種分析僅考慮了地基土邋－結(jié)構(gòu)的動力接觸效應(yīng)，而且能分析地基土體的非線性和性等問題，其中有限元法隨計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展得到了廣泛的應(yīng)用［６８］。有限中最重要的一環(huán)是處理地基土與結(jié)構(gòu)間的動力接觸行為，最簡單的方法是如所示的假設(shè)結(jié)構(gòu)單元與接觸的土單元共用同一節(jié)點。這里只是把結(jié)構(gòu)看成料介質(zhì)，，故在計算時接觸面的變形相容條件和動力平衡條件易被滿足。逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU435;TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2677834